Як гэтапаўправадніковы аптычны ўзмацняльнікдасягнуць узмацнення?
Пасля надыходу эры валаконна-аптычнай сувязі вялікай ёмістасці тэхналогія аптычнага ўзмацнення хутка развівалася.Аптычныя ўзмацняльнікіузмацняюць уваходныя аптычныя сігналы на аснове вымушанага выпраменьвання або вымушанага рассейвання. Па прынцыпе працы аптычныя ўзмацняльнікі можна падзяліць на паўправадніковыя аптычныя ўзмацняльнікі (SOA) івалаконна-аптычныя ўзмацняльнікіСярод іх,паўправадніковыя аптычныя ўзмацняльнікіШырока выкарыстоўваюцца ў аптычнай сувязі дзякуючы перавагам шырокай паласы ўзмацнення, добрай інтэграцыі і шырокага дыяпазону даўжынь хваль. Яны складаюцца з актыўных і пасіўных абласцей, прычым актыўная вобласць з'яўляецца вобласцю ўзмацнення. Калі светлавы сігнал праходзіць праз актыўную вобласць, гэта прымушае электроны губляць энергію і вяртацца ў асноўны стан у выглядзе фатонаў, якія маюць тую ж даўжыню хвалі, што і светлавы сігнал, тым самым узмацняючы светлавы сігнал. Паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік пераўтварае паўправадніковы носьбіт у зваротную часціцу з дапамогай току кіравання, узмацняе амплітуду ўведзенага пачатковага святла і падтрымлівае асноўныя фізічныя характарыстыкі ўведзенага пачатковага святла, такія як палярызацыя, шырыня лініі і частата. З павелічэннем працоўнага току выходная аптычная магутнасць таксама павялічваецца ў пэўнай функцыянальнай залежнасці.
Але гэты рост не бязмежны, бо паўправадніковыя аптычныя ўзмацняльнікі маюць з'яву насычэння ўзмацнення. Гэтая з'ява паказвае, што пры пастаяннай уваходнай аптычнай магутнасці ўзмацненне павялічваецца з павелічэннем канцэнтрацыі інжэкаваных носьбітаў, але калі канцэнтрацыя інжэкаваных носьбітаў занадта вялікая, узмацненне насычаецца або нават памяншаецца. Калі канцэнтрацыя інжэкаваных носьбітаў пастаянная, выходная магутнасць павялічваецца з павелічэннем уваходнай магутнасці, але калі уваходная аптычная магутнасць занадта вялікая, хуткасць спажывання носьбітаў, выкліканая ўзбуджаным выпраменьваннем, занадта вялікая, што прыводзіць да насычэння або зніжэння ўзмацнення. Прычынай з'явы насычэння ўзмацнення з'яўляецца ўзаемадзеянне паміж электронамі і фатонамі ў матэрыяле актыўнай вобласці. Незалежна ад таго, ці гэта фатоны, якія генеруюцца ў асяроддзі ўзмацнення, ці знешнія фатоны, хуткасць, з якой стымуляванае выпраменьванне спажывае носьбіты, звязана з хуткасцю, з якой носьбіты папаўняюцца да адпаведнага энергетычнага ўзроўню з цягам часу. Акрамя стымуляванага выпраменьвання, хуткасць спажывання носьбітаў таксама змяняецца пад уздзеяннем іншых фактараў, што негатыўна ўплывае на насычэнне ўзмацнення.
Паколькі найважнейшай функцыяй паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў з'яўляецца лінейнае ўзмацненне, галоўным чынам для дасягнення ўзмацнення, яны могуць выкарыстоўвацца ў якасці ўзмацняльнікаў магутнасці, лінейных узмацняльнікаў і папярэдніх узмацняльнікаў у сістэмах сувязі. На перадаючым канцы паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік выкарыстоўваецца як узмацняльнік магутнасці для павышэння выходнай магутнасці на перадаючым канцы сістэмы, што можа значна павялічыць адлегласць рэтрансляцыі сістэмнай магістралі. У лініі перадачы паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік можа выкарыстоўвацца як лінейны рэлейны ўзмацняльнік, так што адлегласць рэгенератыўнай рэтрансляцыі перадачы можа быць зноў павялічана на дрыжыкі. На прыёмным канцы паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік можа выкарыстоўвацца як папярэдні ўзмацняльнік, што можа значна палепшыць адчувальнасць прымача. Характарыстыкі насычэння ўзмацнення паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў прывядуць да таго, што ўзмацненне на біт будзе звязана з папярэдняй паслядоўнасцю бітаў. Эфект шаблону паміж малымі каналамі таксама можна назваць эфектам перакрыжаванай мадуляцыі ўзмацнення. Гэты метад выкарыстоўвае статыстычнае сярэдняе значэнне эфекту перакрыжаванай мадуляцыі ўзмацнення паміж некалькімі каналамі і ўводзіць у працэс бесперапынную хвалю сярэдняй інтэнсіўнасці для падтрымання прамяня, тым самым сціскаючы агульнае ўзмацненне ўзмацняльніка. Затым эфект перакрыжаванай мадуляцыі ўзмацнення паміж каналамі памяншаецца.
Паўправадніковыя аптычныя ўзмацняльнікі маюць простую структуру, лёгкую інтэграцыю і могуць узмацняць аптычныя сігналы розных даўжынь хваль, шырока выкарыстоўваюцца ў інтэграцыі розных тыпаў лазераў. У цяперашні час тэхналогія інтэграцыі лазераў на аснове паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў працягвае развівацца, але ўсё яшчэ патрабуюцца намаганні ў наступных трох аспектах. Першы - гэта зніжэнне страт сувязі з аптычным валакном. Асноўная праблема паўправадніковага аптычнага ўзмацняльніка заключаецца ў тым, што страты сувязі з валакном вялікія. Для павышэння эфектыўнасці сувязі ў сістэму сувязі можна дадаць лінзу, каб мінімізаваць страты на адлюстраванне, палепшыць сіметрыю прамяня і дасягнуць высокай эфектыўнасці сувязі. Другі - гэта зніжэнне палярызацыйнай адчувальнасці паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў. Характарыстыка палярызацыі ў асноўным адносіцца да палярызацыйнай адчувальнасці падаючага святла. Калі паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік не апрацоўваецца спецыяльна, эфектыўная прапускная здольнасць узмацнення будзе зніжана. Структура квантавай ямы можа эфектыўна палепшыць стабільнасць паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў. Можна вывучыць простую і лепшую структуру квантавай ямы для зніжэння палярызацыйнай адчувальнасці паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў. Трэці - гэта аптымізацыя інтэграцыйнага працэсу. У цяперашні час інтэграцыя паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў і лазераў занадта складаная і грувасткая ў тэхнічнай апрацоўцы, што прыводзіць да вялікіх страт пры перадачы аптычнага сігналу і ўносных страт прылады, а кошт занадта высокі. Таму нам варта паспрабаваць аптымізаваць структуру інтэграваных прылад і павысіць дакладнасць прылад.
У аптычнай камунікацыйнай тэхналогіі тэхналогія аптычнага ўзмацнення з'яўляецца адной з дапаможных тэхналогій, і тэхналогія паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў хутка развіваецца. У цяперашні час прадукцыйнасць паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў значна палепшылася, асабліва ў распрацоўцы аптычных тэхналогій новага пакалення, такіх як мультыплексаванне з падзелам даўжынь хваль або рэжымы аптычнага пераключэння. З развіццём інфармацыйнай індустрыі будуць укараняцца тэхналогіі аптычнага ўзмацнення, прыдатныя для розных дыяпазонаў і розных ужыванняў, і распрацоўка і даследаванне новых тэхналогій непазбежна прывядуць да далейшага развіцця і росквіту тэхналогіі паўправадніковых аптычных узмацняльнікаў.
Час публікацыі: 25 лютага 2025 г.